湘教版选择性必修第一册2023版高中数学第3章圆锥曲线与方程 学案(含解析)(9份打包)

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湘教版选择性必修第一册2023版高中数学第3章圆锥曲线与方程 学案(含解析)(9份打包)

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3.1.1 椭圆的标准方程
最新课程标准
(1)掌握椭圆的定义及其应用.
(2)掌握椭圆的标准方程.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点一 椭圆的定义
平面上到两个定点F1,F2的________________________为常数(大于|F1F2|) 的点的轨迹叫作椭圆.这两个定点F1,F2叫作椭圆的焦点,两个焦点间的距离叫作椭圆的________.
用集合语言描述椭圆的定义:P={M||MF1|+|MF2|=2a,2a>|F1F2|}.
要点二 椭圆的标准方程
焦点在x轴上 焦点在y轴上
标准方程 =1(a>b>0) =1(a>b>0)
图形
焦点坐标 ________________ __________________
a,b,c的关系 ____________________________
批注  (1)当动点M满足|MF1|+|MF2|=常数>|F1F2|时,动点M的轨迹为椭圆;
(2)当动点M满足|MF1|+|MF2|=常数=|F1F2|时,动点M的轨迹为以F1,F2为两端点的线段;
(3)当动点M满足|MF1|+|MF2|=常数<|F1F2|时,动点M的轨迹不存在.
批注  椭圆的焦点在x轴上 标准方程中含x2项的分母较大;椭圆的焦点在y轴上 标准方程中含y2项的分母较大.因此由椭圆的标准方程判断椭圆的焦点位置时,要根据方程中分母的大小来判断,简记为“焦点位置看大小,焦点随着大的跑”.
基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)椭圆的两种标准方程中,虽然焦点位置不同,但都有a2=b2+c2.(  )
(2)平面内到两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的集合是椭圆.(  )
(3)方程=1(a>0,b>0)表示的曲线是椭圆.(  )
(4)设F1(-4,0),F2(4,0)为定点,动点M满足|MF1|+|MF2|=8,则动点M的轨迹是椭圆.(  )
2.设P是椭圆=1上的点,若F1,F2是椭圆的两个焦点,则|PF1|+|PF2|等于(  )
A.4    B.5 C.8    D.10
3.椭圆+y2=1的焦点坐标是(  )
A.(0,±) B.(±,0)
C.(0,±) D.(±,0)
4.方程=1表示焦点在x轴上的椭圆,则(  )
A.m>n>0 B.n>m>0
C.mn>0 D.mn<0
5.已知椭圆的焦距是6,且椭圆上的点到两个焦点的距离之和等于10,则椭圆的标准方程是____________.
 题型探究·课堂解透——强化创新性
题型1 椭圆的定义的应用
例1 已知△ABC的顶点B,C在椭圆+y2=1上,顶点A是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在BC边上,则△ABC的周长是(  )
A.2 B.6
C.4 D.12
方法归纳
应用椭圆定义的两个技巧
巩固训练1 已知F1,F2是椭圆C:=1的两个焦点,点P在椭圆上=0,则△PF1F2的面积是(  )
A.3 B.6
C.2 D.2
题型2 椭圆方程的判断
例2 (多选)已知曲线C:mx2+ny2=1(  )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
B.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在x轴上
C.若m=n>0,则C是圆,其半径为
D.若m=0,n>0,则C是两条直线
方法归纳
用分类讨论的数学思想,结合直线、圆、椭圆的特征,逐一验证.
巩固训练2 [2022湖南嘉禾一中测试]已知方程=1表示一个焦点在y轴上的椭圆,则实数m的取值范围为(  )
A.(3,4) B.(2,3)
C.(2,3)
题型3 求椭圆的标准方程
例3 求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(1)两焦点的坐标分别是(-4,0),(4,0),且椭圆上任意一点P到两焦点的距离之和等于10;
(2)经过P1(,1),P2(-,-)两点;
(3)以椭圆9x2+5y2=45的焦点为焦点,且经过点M(2,).
方法归纳
1.利用待定系数法求椭圆的标准方程
(1)先确定焦点位置;(2)设出方程;(3)寻求a,b,c的等量关系;(4)求a,b的值,代入所设方程.
2.当焦点位置不确定时,可设椭圆方程为mx2+ny2=1(m≠n,m>0,n>0).因为它包括焦点在x轴上(mn)两类情况,所以可以避免分类讨论,从而简化了运算.
巩固训练3 (1)已知焦点在x轴上的椭圆,焦距为8,且2a=10,则该椭圆的标准方程是(  )
A.=1
B.=1
C.=1
D.=1或=1
(2)已知椭圆的焦点为F1(-2,0),F2(2,0),且经过(,-),则椭圆的方程为____________.
题型4 椭圆中的焦点三角形问题(数学探究)
例4 已知点P是椭圆=1上的一点,F1,F2分别是椭圆的两个焦点,且∠F1PF2=30°,求△F1PF2的面积.
方法归纳
1.椭圆中的焦点三角形:椭圆上的一点P与椭圆的两个焦点F1,F2构成的△PF1F2,称为焦点三角形.解决椭圆的焦点三角形的问题,通常要利用椭圆的定义,结合正弦定理、余弦定理等知识求解.
2.若本题以小题形式出现,则也可用焦点三角形的面积公式速解;记∠F1PF2=θ,则=b2tan .
巩固训练4 已知椭圆=1中,点P是椭圆上一点,F1,F2是椭圆的焦点,且∠PF1F2=120°,则△PF1F2的面积为________.
易错辨析 忽略椭圆焦点位置的讨论致错
例5 已知椭圆的标准方程为=1(m>0),并且焦距为6,则实数m的值为________.
解析:∵2c=6,∴c=3.
当椭圆的焦点在x轴上时,由椭圆的标准方程知a2=25,b2=m2.由a2=b2+c2,得25==16,又m>0,故m=4.当椭圆的焦点在y轴上时,由椭圆的标准方程知a2=m2,b2=25.由a2=b2+c2,得m2=25+9=34,又m>0,故m=.
综上可知,实数m的值为4或.
答案:4或
【易错警示】
出错原因 纠错心得
易错之处是认为焦点在x轴上,从而漏掉一解. 涉及椭圆的标准方程的问题,如果没有明确地指出椭圆焦点的位置,一般都要分两种可能的情况进行讨论,不能想当然地认为焦点在x轴上或y轴上去求解.
第3章 圆锥曲线与方程
3.1 椭圆
3.1.1 椭圆的标准方程
新知初探·课前预习
[教材要点]
要点一
距离之和 焦距
要点二
F1(-c,0),F2(c,0) F1(0,-c),F2(0,c) a2=b2+c2
[基础自测]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)×
2.解析:由椭圆方程知a2=25,则a=5,|PF1|+|PF2|=2a=10.故选D.
答案:D
3.解析:由题设方程可知椭圆焦点在x轴上且c==,
∴焦点坐标为(±,0).
答案:B
4.解析:方程=1表示焦点在x轴上的椭圆,则m>n>0.
答案:A
5.解析:由题意可知椭圆的焦距是6,可得2c=6,即c=3,又由椭圆上的点到两个焦点的距离之和等于10,可得2a=10,即a=5,
则b2=a2-c2=25-9=16,
当焦点可以在x轴上时,椭圆的方程为=1;
当椭圆的焦点在y轴上时,椭圆的方程为=1.
答案:=1或=1
题型探究·课堂解透
例1 解析:由椭圆的方程得a=.设椭圆的另一个焦点为F,则由椭圆的定义得|BA|+|BF|=|CA|+|CF|=2a,所以△ABC的周长为|BA|+|BC|+|CA|=|BA|+|BF|+|CF|+|CA|=(|BA|+|BF|)+(|CF|+|CA|)=2a+2a=4a=4.
答案:C
巩固训练1 解析:因为=0=0,
所以,|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,
则(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|=|F1F2|2,
由椭圆的定义可得:(2a)2-2|PF1||PF2|=(2c)2,
所以|PF1|·|PF2|=2a2-2c2=2b2=6,
所以=|PF1|·|PF2|=3.
答案:A
例2 解析:对于A,若m>n>0,则mx2+ny2=1可化为=1,因为m>n>0,所以<,即曲线C表示焦点在y轴上的椭圆,故A正确,B错误;
对于C,若m=n>0,则mx2+ny2=1可化为x2+y2=,此时曲线C表示圆心在原点,半径为的圆,故C不正确;
对于D,若m=0,n>0,则mx2+ny2=1可化为y2=,y=±,此时曲线C表示平行于x轴的两条直线,故D正确.
答案:AD
巩固训练2 解析:因为方程=1表示一个焦点在y轴上的椭圆,
所以有解得2<m<3,
所以实数m的取值范围为2<m<3.
答案:B
例3 解析:(1)因为椭圆的焦点在x轴上,所以设椭圆的标准方程为=1(a>b>0).
又c=4,2a=10,则a=5,b2=a2-c2=9.
于是所求椭圆的标准方程为=1.
(2)方法一 ①当焦点在x轴上时,设椭圆方程为=1(a>b>0).
由已知,得 ,
即所求椭圆的标准方程是=1.
②当焦点在y轴上时,设椭圆方程为=1(a>b>0),
由已知,得
与a>b>0矛盾,此种情况不存在.
综上,所求椭圆的标准方程是=1.
方法二 设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B),

即所求椭圆的标准方程是=1.
(3)由题意,知焦点F1(0,2),F2(0,-2),
设所求椭圆方程为=1(λ>0),
将x=2,y=代入,得=1,
解得λ=8或λ=-2(舍去).
∴所求椭圆的标准方程为=1.
巩固训练3 解析:(1)椭圆的焦距为8,且2a=10,
∴a=5,c=4,则b==3,
∴椭圆方程为=1.
(2)设椭圆的标准方程为=1(a>b>0),依题意得c=2,
2a=|PF1|+|PF2|==2,
∴a=,则b2=a2-c2=6,故椭圆的标准方程为=1.
答案:(1)A (2)=1
例4 解析:由椭圆的标准方程,知a=,b=2,
∴c==1,∴|F1F2|=2.
又由椭圆的定义,知
|PF1|+|PF2|=2a=2.
在△F1PF2中,由余弦定理得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|·cos ∠F1PF2,
即4=(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|-2|PF1|·|PF2|cos 30°,
即4=20-(2+)|PF1|·|PF2|,
∴|PF1|·|PF2|=16(2-).
=|PF1|·|PF2|sin ∠F1PF2=×16(2-)×=8-4.
巩固训练4 解析:由=1,可知a=2,b=,所以c==1,从而|F1F2|=2c=2.
在△PF1F2中,由余弦定理得|PF2|2=|PF1|2+|F1F2|2-2|PF1||F1F2|cos ∠PF1F2,即|PF2|2=|PF1|2+4+2|PF1| ①,
由椭圆定义得|PF1|+|PF2|=2a=4 ②,
联立①②可得|PF1|=.
所以=|PF1||F1F2|sin ∠PF1F2=×2×=.
答案:3.1.2 椭圆的简单几何性质
最新课程
(1)掌握椭圆的几何性质.
(2)会求椭圆的离心率以及判断直线与椭圆的位置关系.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点 椭圆的简单几何性质
标准方程 =1(a>b>0) =1(a>b>0)
焦点位置 焦点在x轴上 焦点在y轴上
图形
范围 ____≤x≤____,____≤y≤____ ____≤y≤____,____≤x≤____
对称性 关于____轴、____轴对称,关于原点对称
顶点坐标 A1______,A2____,B1____,B2____ A1____,A2____,B1____,B2____
轴长 长轴长|A1A2|=____,短轴长|B1B2|=____
离心率 e=(0批注  离心率表示椭圆的扁平程度.当e越接近于1时,c越接近于a,从而b=越小,因此椭圆越扁;当e越接近于0时,c越接近于0,从而b=越大,因此椭圆接近圆;当e=0时,c=0,a=b,两焦点重合,图形就是圆.
 基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)椭圆=1(a>b>0)的长轴长等于a.(  )
(2)椭圆的离心率e越小,椭圆越圆.(  )
(3)椭圆=1的离心率e=.(  )
(4)椭圆以两条坐标轴为对称轴,一个顶点是(0,13),另一个顶点是(-10,0),则焦点坐标为(0,±).(  )
2.椭圆6x2+y2=6的长轴的端点坐标是(  )
A.(-1,0),(1,0) B.(-6,0),(6,0)
C.(-,0),(,0) D.(0,-),(0,)
3.椭圆=1的短轴长为(  )
A.10 B.8
C.6 D.4
4.下列四个椭圆中,形状最扁的是(  )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
5.椭圆的中心在坐标原点,焦点在坐标轴上,两顶点分别是(4,0),(0,2),则此椭圆的方程是________.
题型探究·课堂解透——强化创新性
 
题型1 由椭圆方程求椭圆的几何性质
例1 焦点在x轴上的椭圆的方程为=1,点P(,1)在椭圆上.
(1)求m的值;
(2)依次求出这个椭圆的长轴长、短轴长、焦距、离心率.
方法归纳
在求椭圆的长轴和短轴的长,焦点坐标,顶点坐标时,应先化为标准方程,然后判断焦点所在的位置,看两种情况是否都适合.
巩固训练1 求椭圆x2+9y2=36的长轴长和短轴长、焦点坐标、顶点坐标和离心率.
题型2 根据椭圆几何性质求其标准方程
例2 求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1)长轴长是10,离心率是;
(2)在x轴上的一个焦点与短轴两个端点的连线互相垂直,且焦距为6;
(3)经过点M(1,2),且与椭圆=1有相同离心率的椭圆的标准方程.
方法归纳
已知椭圆的几何性质,求椭圆的标准方程的一般步骤
巩固训练2 (1)若椭圆的对称轴为坐标轴,长轴长与短轴长的和为18,一个焦点的坐标是(3,0),则椭圆的标准方程为(  )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
(2)已知椭圆的中心在坐标原点,焦点在x轴上,若长轴长为18,两个焦点恰好将长轴三等分,则该椭圆的标准方程是________;
(3)已知椭圆的对称轴是坐标轴,O为坐标原点,F是一个焦点,A是一个顶点,椭圆的长轴长为6,且cos ∠OFA=,则椭圆的标准方程是________.
题型3 求椭圆的离心率
例3 (1)[2022·湖南株洲测试]如图为学生做手工时画的椭圆C1、C2、C3(其中网格是由边长为1的正方形组成),它们的离心率分别为e1、e2、e3,则(  )
A.e1=e2<e3 B.e2=e3<e1
C.e1=e2>e3 D.e2=e3>e1
(2)已知椭圆C的中心为O,左、右焦点分别为F1、F2,上顶点为A,右顶点为B,且|OB|、|OA|、|OF2|成等比数列,则椭圆C的离心率为________.
方法归纳
求椭圆离心率(或范围)的2种常用方法
巩固训练3 (1)[2022·湖南常德市淮阳中学测试]已知椭圆C:=1(a>0)的一个焦点为(2,0),则C的离心率为(  )
A. B.
C. D.
(2)已知F是椭圆C:=1(a>b>0)的一个焦点,P为椭圆C上一点,O为坐标原点,若△POF为等边三角形,则椭圆C的离心率为________.
题型4 直线与椭圆的位置关系
例4 已知直线l:y=2x+m,椭圆C:=1.试问当m取何值时,直线l与椭圆C:
(1)有两个不重合的公共点;
(2)有且只有一个公共点;
(3)没有公共点.
方法归纳
直线与椭圆位置关系的判断方法
设直线l:Ax+By+C=0,椭圆C:F(x,y)=0,
由消去y得到关于x的方程ax2+bx+c=0.
Δ>0 直线l与椭圆C有两个公共点;
Δ=0 直线l与椭圆C有一个公共点;
Δ<0 直线l与椭圆C没有公共点.
巩固训练4 (1)已知直线l:x+y-3=0,椭圆+y2=1,则直线与椭圆的位置关系是(  )
A.相交 B.相切
C.相离 D.相切或相交
(2)判断直线y=2x-2与椭圆=1是否有公共点,如有,求出公共点的坐标.
易错辨析 忽视隐含条件致错
例5 若直线y=kx+1与椭圆=1恒有公共点,则实数m的取值范围是________.
解析:由于直线y=kx+1过定点(0,1),故点(0,1)恒在椭圆内或椭圆上,所以m∈[1,+∞).又因为m≠5,所以实数m的取值范围是[1,5)
答案:[1,5)
【易错警示】
出错原因 纠错心得
本题容易忽视隐含条件m≠5致错,错误答案为[1,+∞). 注意圆不是椭圆的特殊情况,解答此类问题时,一定要排除圆的情况.
3.1.2 椭圆的简单几何性质
新知初探·课前预习
[教材要点]
要点
-a a -b b -a a -b b x y (-a,0) (a,0) (0,-b) (0,b) (0,-a) (0,a) (-b,0) (b,0) 2a 2b
[基础自测]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.解析:椭圆方程可化为x2+=1,则长轴的端点坐标为(0,±).故选D.
答案:D
3.解析:b2=16,所以b=4,所以短轴长为2b=8.
答案:B
4.解析:由e=,根据选项中的椭圆的方程,可得的值满足<<<,
因为椭圆的离心率越大,椭圆的形状越扁,
所以这四个椭圆中,椭圆=1的离心率最大,故其形状最扁.
答案:A
5.解析:由已知a=4,b=2,椭圆的焦点在x轴上,
所以椭圆方程是=1.
答案:=1
题型探究·课堂解透
例1 解析:(1)由题意,点P(,1)在椭圆上,代入,
得=1,解得m=2.
(2)由(1)知,椭圆方程为=1,则a=2,b=,c=,
椭圆的长轴长2a=4;
短轴长2b=2;
焦距2c=2;
离心率e==.
巩固训练1 解析:因为椭圆x2+9y2=36的标准方程为=1,所以a=6,b=2,c==4,
故长轴长为12,短轴长为4,焦点坐标为(4,0),(-4,0)、顶点坐标为(6,0),(-6,0),(0,2),(0,-2)和离心率为.
例2 解析:(1)设椭圆的标准方程为=1(a>b>0)或=1(a>b>0),
由已知得2a=10,故a=5.
∵e==,
∴c=4,
∴b2=a2-c2=25-16=9.
∴椭圆的标准方程为=1或=1.
(2)依题意可设椭圆的标准方程为=1(a>b>0).
如图所示,△A1FA2为一等腰直角三角形,OF为斜边A1A2的中线(高),
且|OF|=c,|A1A2|=2b,则c=b=3,
故a2=b2+c2=18,
故所求椭圆的标准方程为=1.
解析:(3)方法一 由题意知e2=1-=,所以=,即a2=2b2,设所求椭圆的方程为=1或=1.
将点M(1,2)代入椭圆方程得
=1或=1,解得b2=或b2=3.
故所求椭圆方程为=1或=1.
方法二 设所求椭圆方程为=k1(k1>0)或=k2(k2>0),将点M的坐标代入可得=k1或=k2,解得k1=,k2=,故=或=,即所求椭圆的标准方程为=1或=1.
巩固训练2 解析:(1)由题意,得
解得
因为椭圆的焦点在x轴上,
所以椭圆的标准方程为=1.
(2)由2a=18,得a=9.
又因为2c==6,所以c=3.
所以b2=a2-c2=81-9=72.
所以所求椭圆的标准方程为=1.
解析:(3)因为椭圆的长轴长是6,cos ∠OFA=,所以点A不是长轴的端点(是短轴的端点).
所以|OF|=c,|AF|=a=3,
所以=,所以c=2,b2=32-22=5,
所以椭圆的方程是=1或=1.
答案:(1)B (2)=1 (3)=1或=1
例3 解析:(1)由图知椭圆C1的半长轴和半短轴分别为a=2,b=1.5,
椭圆C2的半长轴和半短轴分别为a=4,b=2,
椭圆C3的半长轴和半短轴分别为a=6,b=3,
所以e1=====,
e2=== = =,
e3=== = =,
所以e2=e3>e1.
(2)设椭圆的长轴长,短轴长,焦距分别为2a,2b,2c,
则|OB|=a,|OA|=b,|OF2|=c,
由题设可得b2=ac及b2=a2-c2可得c2+ac-a2=0,
即e2+e-1=0,解得e=,而e∈(0,1),
所以椭圆的离心率为e=.
答案:(1)D (2)
巩固训练3 解析:(1)根据题意,可知c=2,因为b2=4,
所以a2=b2+c2=8,即a=2,
所以椭圆C的离心率为e==.
(2)根据题意,取点P为第一象限的点,过点P作OF的垂线,垂足为H,如图所示:
因为△OPF为等边三角形,又F(c,0),
故可得|OH|=cos 60°×c=,|PH|=sin 60°×c=c,
则点P的坐标为(c),代入椭圆方程可得:=1,
又b2=a2-c2,整理得:e2+=4,
即e2=4-2,解得e=1-(舍)或e=-1.
答案:(1)C (2)-1
例4 解析:将直线l的方程与椭圆C的方程联立,得方程组
将①代入②,整理得9x2+8mx+2m2-4=0. ③
方程③根的判别式Δ=(8m)2-4×9×(2m2-4)=-8m2+144.
(1)Δ>0,即-3<m<3时,方程③有两个不同的实数根,可知原方程组有两组不同的实数解.这时直线l与椭圆C有两个不重合的公共点.
(2)当Δ=0,即m=±3时,方程③有两个相同的实数根,可知原方程组有两组相同的实数解.这时直线l与椭圆C有且只有一个公共点.
(3)当Δ<0,即m<-3或m>3时,方程③没有实数根,可知原方程组没有实数解.这时直线l与椭圆C没有公共点.综上可得
当-3<m<3时,直线l与椭圆有两个公共点;
当m=-3或m=3时,直线l与椭圆有一个公共点;
当m<-3或m>3时,直线l与椭圆没有公共点.
巩固训练4 解析:(1)把x+y-3=0代入+y2=1,得+(3-x)2=1,即5x2-24x+32=0.∵Δ=(-24)2-4×5×32=-64<0,∴直线与椭圆相离.
(2)联立直线与椭圆的方程,可得方程组,
解方程组可得或,
因此直线与椭圆有两个公共点,且公共点的坐标为(0,-2),().
答案:(1)C (2)见解析3.2 双曲线
3.2.1 双曲线的标准方程
最新课程标准
(1)掌握双曲线的定义及其应用.
(2)掌握双曲线的标准方程.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点一 双曲线的定义
平面上到两个定点F1,F2的__________________________为正常数(小于|F1F2| )点的轨迹叫作双曲线.这两个定点F1,F2叫作双曲线的焦点,两个焦点之间的距离|F1F2|叫作双曲线的________.
用集合语言描述双曲线的定义:P={M|||MF1|-|MF2||=2a,2a<|F1F2|}.
要点二 双曲线的标准方程
焦点在x轴上 焦点在y轴上
标准方程 =1(a>0,b>0) =1(a>0,b>0)
图形
焦点坐标 F1______,F2______ F1______,F2______
a,b,c的关系 c2=________
批注  若将“小于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”,其余条件不变,此时动点的轨迹是以F1,F2为端点的两条射线(包括端点).若将其改为“大于|F1F2|”,其余条件不变,此时动点轨迹不存在.
批注  焦点F1,F2的位置是双曲线的定位条件,它决定了双曲线标准方程的类型.“焦点跟着正项走”,即若x2的系数为正,则焦点在x轴上;若y2的系数为正,则焦点在y轴上.
基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)平面内到两定点的距离的差等于常数(小于两定点间距离)的点的轨迹是双曲线.(  )
(2)双曲线标准方程中的两个参数a和b确定了双曲线的形状和大小,是双曲线的定形条件.(  )
(3)双曲线的焦点F1,F2的位置是双曲线的定位条件,它决定了双曲线标准方程的类型.(  )
(4)点P到两定点F1(-2,0),F2(2,0)的距离之差为6,则点P的轨迹为双曲线的一支.(  )
2.动点P到点M(1,0)的距离与点N(3,0)的距离之差为2,则点P的轨迹是(  )
A.双曲线 B.双曲线的一支
C.两条射线 D.一条射线
3.已知双曲线的a=5,c=7,则该双曲线的标准方程为(  )
A.=1
B.=1
C.=1或=1
D.=0或=0
4.双曲线-y2=1的焦点坐标是(  )
A.(±,0) B.(0,±2)
C.(0,±) D.(±2,0)
5.已知双曲线=1的两个焦点分别为F1,F2,若双曲线上的点P到点F1的距离为12,则点P到点F2的距离为________.
题型探究·课堂解透——强化创新性
 
题型1 双曲线定义的应用
例1 (1)[2022·湖南怀化测试]已知动圆M与圆C1:(x+4)2+y2=2外切,与圆C2:(x-4)2+y2=2内切,则动圆圆心M的轨迹方程为(  )
A.=1(x≤-)
B.=1(x≥)
C.=1
D.=1
(2)设点P在双曲线=1上,若F1、F2为双曲线的两个焦点,且|PF1|∶|PF2|=1∶3,则△F1PF2的周长等于(  )
A.22 B.16
C.14 D.12
方法归纳
应用双曲线定义的3种策略
巩固训练1 (1)已知在△ABC中,C(-2,0),B(2,0),sin B-sin C=sin A,则顶点A的轨迹方程为________;
(2)已知F1,F2为双曲线=1的左、右焦点,点P在双曲线上,满足|PF1|=2|PF2|,求△PF1F2的面积为________.
题型2 双曲线方程的判断
例2 (1)(多选)设θ∈(-,0),π),则关于x,y的方程=1所表示的曲线可能是(  )
A.焦点在y轴上的双曲线
B.焦点在x轴上的双曲线
C.焦点在y轴上的椭圆
D.焦点在x轴上的椭圆
(2)已知方程=1对应的图形是双曲线,那么k的取值范围是(  )
A.k>5 B.k>5或-2C.k>2或k<-2 D.-2方法归纳
1.判断双曲线的类型首先要将方程化为标准方程.
2.若方程为=1(mn≠0),需要对参数m,n进行讨论,只有mn<0时,方程才表示双曲线,若则双曲线的焦点在x轴上;若,则双曲线的焦点在y轴上.
巩固训练2 (1)(多选)关于x,y的方程=1(其中m2≠6)表示的曲线可能是(  )
A.焦点在y轴上的双曲线
B.圆心为坐标原点的圆
C.焦点在x轴上的双曲线
D.长轴长为4的椭圆
(2)若方程=1,k∈R表示焦点在x轴上的双曲线,则k的取值范围是(  )
A.-3C.k<-3或k>-2  D.k>-2
题型3 求双曲线的标准方程
例3 根据下列条件,求双曲线的标准方程.
(1)a=4,经过点A(1,-);
(2)与双曲线=1有相同的焦点,且经过点(3,2);
(3)过点P(3,),Q(-,5)且焦点在坐标轴上.
方法归纳
求双曲线标准方程的2种方法
巩固训练3 (1)已知双曲线的一个焦点F1(5,0),且过点(3,0),则该双曲线的标准方程为(  )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
(2)[2022·湖南石门测试]与椭圆+y2=1共焦点且过点Q(2,1)的双曲线方程是(  )
A.-y2=1 B.-y2=1
C.=1 D.x2-=1
题型4 双曲线中的焦点三角形问题(数学探究)
例4 已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则△F1PF2的面积为________.
方法归纳
求双曲线中的焦点三角形面积的步骤
巩固训练4 如图,已知双曲线=1(a>0,b>0)中,半焦距c=2a,F1,F2分别为左、右焦点,P为双曲线上的点,∠F1PF2==12,则双曲线的标准方程为________.
易错辨析 忽略双曲线上的点到焦点的距离最小值致错
例5 若双曲线E:=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P在双曲线E上,且|PF1|=7,则|PF2|=________.
解析:由双曲线定义得||PF1|-|PF2||=6,
即|7-|PF2||=6,
∴|PF2|=13或1,
∵|PF2|≥c-a=2,∴|PF2|=1舍去.
答案:13
【易错警示】
出错原因 纠错心得
由双曲线定义求得错解|PF2|=1或13,原因忽略了|PF2|min=c-a=2. 利用双曲线定义求|PF1|(或|PF2|)时,若有两解,一定要检验解是否满足|PF|≥c-a.
3.2 双曲线
3.2.1 双曲线的标准方程
新知初探·课前预习
[教材要点]
要点一
距离之差的绝对值 焦距
要点二
(-c,0) (c,0) (0,-c) (0,c) a2+b2
[基础自测]
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)×
2.解析:由已知|PM|-|PN|=2=|MN|,所以点P的轨迹是一条以N为端点的射线NP.故选D.
答案:D
3.解析:b2=c2-a2=72-52=24,故选C.
答案:C
4.解析:由双曲线的标准方程-y2=1知,a2=3,b2=1,c2=3+1=4,则c=±2.
因为焦点在x轴上,所以焦点坐标为(±2,0).
答案:D
5.解析:设F1为左焦点,F2为右焦点,当点P在双曲线左支上时,|PF2|-|PF1|=10,则|PF2|=22;当点P在双曲线右支上时,|PF1|-|PF2|=10,则|PF2|=2.
答案:22或2
题型探究·课堂解透
例1 解析:(1)设动圆M的半径为r,又圆C1与圆C2的半径均为,
则由已知得|MC1|=r+,|MC2|=r-,
所以|MC1|-|MC2|=2.
又点C1(-4,0),C2(4,0),
则|C1C2|=8,所以2<|C1C2|,
根据双曲线的定义可知,点M的轨迹是以C1(-4,0),C2(4,0)为焦点的双曲线的右支.
因为a=,c=4,
所以b2=c2-a2=14,
于是点M的轨迹方程为=1(x≥).
解析:(2)由题意知|F1F2|=2=10,由双曲线定义知||PF2|-|PF1||=6,又|PF1|∶|PF2|=1∶3,
∴|PF1|=3,|PF2|=9,∴△F1PF2的周长为:3+9+10=22.
答案:(1)B (2)A
巩固训练1 解析:(1)由正弦定理及sin B-sin C=sin A,得|AC|-|AB|=|BC|<|BC|,
由双曲线的定义知,顶点A的轨迹是以C,B为焦点,实轴长为2的双曲线的右支,
∴c=2,a=1,∴b2=c2-a2=3,
∴顶点A的轨迹方程为x2-=1(x>1).
(2)由题意得|PF1|=2|PF2|,
又|PF1|-|PF2|=4,
∴|PF1|=8,|PF2|=4,又|F1F2|=4,
∴|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,
∴∠F1F2P=,
=·|PF2|·|F1F2|=×4×4=8.
答案:(1)x2-=1(x>1) (2)8
例2 解析:(1)当θ∈(-,0)时,sin θ<0,cos θ>0,则方程表示焦点在y轴上的双曲线,A正确.
当θ∈(,π)时,sin θ>0,cos θ<0,则方程表示的曲线是在x轴上的双曲线,B正确.
(2)∵方程对应的图形是双曲线,
∴(k-5)(|k|-2)>0.
即或
解得k>5或-2答案:(1)AB (2)B
巩固训练2 解析:(1)m2+2-(6-m2)=2(m2-2),
当m=±时,m2+2=6-m2=4,此时=1表示圆,故B正确.
当-<m<,则6-m2>m2+2>0,
故=1表示焦点在y轴上的椭圆,
若此时长轴长为4,则6-m2=8即m2=-2,矛盾,故D错误.
若m<-或m>,则6-m2<0,
故=1表示焦点在x轴上的双曲线,故A错误,C正确.
若-<m<-或<m<,则m2+2>6-m2>0,
故方程=1表示焦点在x轴上的椭圆,
若长轴长为4,则m2+2=8即m=±,矛盾,故D错误.
解析:(2)由题意知解得-3答案:(1)BC (2)A
例3 解析:(1)当焦点在x轴上时,设所求标准方程为=1(b>0),把点A的坐标代入,得b2=-<0,不符合题意;当焦点在y轴上时,设所求标准方程为=1(b>0),把A点的坐标代入,得b2=9.故所求双曲线的标准方程为=1.
(2)方法一 ∵焦点相同,
∴设所求双曲线的标准方程为=1(a>0,b>0),
∴c2=16+4=20,即a2+b2=20. ①
∵双曲线经过点(3,2),∴=1. ②
由①②得a2=12,b2=8,∴双曲线的标准方程为=1.
方法二 设所求双曲线的方程为=1(-4<λ<16).
∵双曲线过点(3,2),∴=1,
解得λ=4或λ=-14(舍去).
∴双曲线的标准方程为=1.
解析:(3)设双曲线的方程为Ax2+By2=1,AB<0.
∵点P,Q在双曲线上,
∴解得
∴双曲线的标准方程为=1.
巩固训练3 解析:(1)因为双曲线的一个焦点F1(5,0),且过点(3,0),所以c=5,a=3;
∴b2=c2-a2=16.
∴该双曲线的标准方程是=1.
(2)由椭圆方程可得焦点坐标为(±,0),设与其共焦点的双曲线方程为=1(0<m<3),
双曲线过点Q(2,1),则=1,整理可得m2-8m+12=0,
结合0<m<3可得m=2,则双曲线方程为-y2=1.
答案:(1)A (2)A
例4 解析:不妨设点P在双曲线的右支上,则|PF1|-|PF2|=2a=2,|F1F2|=2c=4,
在△F1PF2中,由余弦定理,
cos ∠F1PF2=
==,
∴|PF1|·|PF2|==|PF1|·|PF2|sin 60°=2.
答案:2
巩固训练4 解析:由双曲线的定义得|PF1|-|PF2|=2a,
在△F1PF2中,由余弦定理得
cos 60°=

==,
整理得|PF1|·|PF2|=4(c2-a2)=4b2,
所以=|PF1||PF2|sin 60°=2b2·=b2,
因为=12,可得b2=12,解得b2=12,
又由c=2a,且c2=a2+b2,可得a2=4,
所以双曲线的标准方程为=1.
答案:=13.2.2 双曲线的简单几何性质
最新课程标准
(1)掌握双曲线的简单几何性质.
(2)掌握双曲线的渐近线及离心率的意义.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点 双曲线的几何性质
标准方程 =1(a>0,b>0) =1(a>0,b>0)
图形
焦点 F1(-c,0),F2(c,0) F1(0,-c),F2(0,c)
焦距 |F1F2|=2c
性质 范围 x≤-a或x≥a,y∈R y≤-a或y≥a,x∈R
对称性 对称轴:________;对称中心:________
顶点 A1(-a,0),A2(a,0) A1(0,-a),A2(0,a)
轴 实轴:线段A1A2,长:________;虚轴:线段B1B2,长:________;半实轴长:________,半虚轴长:________
离心率 e=∈(1,+∞)
渐近线 y=±x y=±x
批注  双曲线的范围说明双曲线是非封闭曲线,而椭圆则是封闭曲线.
批注  由于===,因此e越大,渐近线的斜率的绝对值就越大,双曲线的开口就越大.
批注  双曲线的渐近线决定了双曲线的形状.由双曲线的对称性可知,当双曲线的两支向外无限延伸时,双曲线与两条渐近线无限接近,但永远不会相交.
基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)双曲线的离心率越大,双曲线的开口越开阔.(  )
(2)以y=±2x为渐近线的双曲线有2条.(  )
(3)方程=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x.(  )
(4)离心率e越大,双曲线=1的渐近线的斜率绝对值越大.(  )
2.双曲线-x2=1的实轴长为(  )
A.2 B.4
C. D.
3.实轴长为2,虚轴长为4的双曲线的标准方程是(  )
A.x2-=1
B.y2-=1
C.=1或=1
D.x2-=1或y2-=1
4.双曲线-y2=1的渐近线方程是(  )
A.y=±x B.y=±x
C.y=±2x D.y=±x
5.双曲线9y2-16x2=144的离心率e=________.
 题型探究·课堂解透——强化创新性
题型1 由双曲线的方程研究双曲线的性质
例1 求双曲线4x2-9y2=-4的顶点坐标、焦点坐标、实轴长、虚轴长、离心率和渐近线方程.
方法归纳
已知双曲线的方程讨论其几何性质时,需先看所给方程是否为标准方程,若不是,需先把方程化为标准方程,然后由标准方程确定焦点所在的坐标轴,找准a和b,才能正确地写出焦点坐标、顶点坐标等.
巩固训练1 [2022·河北石家庄测试](多选)已知双曲线方程为x2-=1,则下列叙述正确的是(  )
A.焦点F(±1,0)
B.渐近线方程:y=±x
C.离心率为
D.实轴长为2
题型2 由双曲线的几何性质求其标准方程
例2 (1)已知双曲线的焦点在y轴上,实轴长与虚轴长之比为2∶3,且经过点P(,2),求双曲线的标准方程;
(2)求与双曲线=1有公共焦点,且过点(3,2)的双曲线的标准方程;
(3)已知双曲线的渐近线方程为y=±x,焦距为10,求双曲线的标准方程.
方法归纳
用待定系数法求双曲线标准方程的4种方法
巩固训练2 (1)已知双曲线=1(a>0,b>0)的右焦点为F,点A在双曲线的渐近线上,△OAF是边长为2的等边三角形(O为原点),则双曲线的方程为(  )
A.=1 B.=1
C.-y2=1 D.x2-=1
(2)焦点为(0,6),且与双曲线-y2=1有相同的渐近线的双曲线方程是________.
题型3 求双曲线的离心率
例3 (1)[2022·湖南雅礼中学测试]已知双曲线=1(a>)的两条渐近线的夹角为,则双曲线的离心率为(  )
A.  B.2  C.或2  D.
(2)[2022·湖南长沙一中测试]已知F1,F2是双曲线C:=1(a>0,b>0)的两个焦点,以线段F1F2为边作正三角形MF1F2,若边MF1的中点N在双曲线上,则双曲线C的离心率为(  )
A.4+2 B.-1
C.D.+1
方法归纳
求双曲线离心率的2种常用方法
巩固训练3 (1)[2022·湖南岳阳一中测试]已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的两条渐近线的斜率之积等于-4,则双曲线C的离心率为(  )
A.   B. C.   D.
(2)设双曲线的一个焦点为F,虚轴的一个端点为B,如果直线FB与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为________.
题型4 直线与双曲线的位置关系
例4 已知双曲线x2-y2=4,直线l:y=kx-1,试讨论满足下列条件的实数k的取值范围.
(1)直线l与双曲线有两个公共点;
(2)直线l与双曲线有且只有一个公共点;
(3)直线l与双曲线没有公共点.
方法归纳
直线与双曲线位置关系的判断方法
巩固训练4 直线l:y=kx+1与双曲线C:2x2-y2=1的右支交于不同的两点A,B,则实数k的取值范围为________.
易错辨析  忽略对焦点所在轴的讨论致误
例5 已知双曲线的渐近线方程是y=±x,焦距为2,求双曲线的标准方程.
解析:当双曲线的焦点在x轴上时,由解得所以所求双曲线的标准方程为=1.
当双曲线的焦点在y轴上时,由
解得所以所求双曲线的标准方程为=1.
故所求双曲线的标准方程为=1或=1.
【易错警示】
出错原因 纠错心得
误认为焦点一定在x轴上,得到答案:=1,而漏掉焦点在y轴上的情况. 当题目条件没有明确双曲线的焦点所在轴时,应分两种情况进行讨论.同时注意两种情况下,渐近线方程是有区别的:焦点在x轴上时,渐近线方程为y=±x;焦点在y轴上时,渐近线方程为y=±x.
3.2.2 双曲线的简单几何性质
新知初探·课前预习
[教材要点]
要点
坐标轴 原点  2a  2b a b
[基础自测]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.解析:由题知a2=4,∴双曲线的实轴长为2a=4.
答案:B
3.解析:由题意知2a=2,2b=4,
∴a=1,b=2,∴a2=1,b2=4,
又双曲线的焦点位置不确定,故选D.
答案:D
4.解析:由双曲线方程得a=,b=1,∴渐近线方程为y=±x=±x.故选B.
答案:B
5.解析:双曲线9y2-16x2=144可化为=1.
∴a2=16,b2=9,
∴离心率为:e===.
答案:
题型探究·课堂解透
例1 解析:双曲线方程可化为-x2=1,
则双曲线焦点在y轴上,a2=,b2=1,∴c2=+1=,
∴a=,b=1,c=,
∴顶点坐标为(0,±);焦点坐标为(0,±);实轴长为2a=;虚轴长为2b=2;离心率e==;渐近线方程为y=±x=±x.
巩固训练1 解析:由题意,双曲线x2-=1,可得a=1,b=,则c==,
所以双曲线的焦点坐标为F(±,0),所以A不正确;
渐近线方程为y=±x=±x,所以B正确;
离心率为e==,所以C不正确;
实轴长为2a=2,所以D正确.
答案:BD
例2 解析:(1)设双曲线方程为=1(a>0,b>0),由题意知=.
又∵双曲线过点P(,2),∴=1,
依题意可得解得
故所求双曲线方程为y2-x2=1.
(2)双曲线=1的焦点为(±2,0),
可设所求双曲线的方程为
=1(a,b>0),
由题意可得c=2,即a2+b2=20,
将点(3,2)代入双曲线方程可得,
=1,
解得a2=12,b2=8,
即有所求双曲线的方程为
=1.
解析:(3)方法一 当焦点在x轴上时,设所求双曲线方程为=1,由渐近线方程为y=±x得=,2c=10,
由c2=a2+b2得a2=20,b2=5.
∴双曲线方程为=1.
同理,当焦点在y轴上时,可得双曲线方程为=1.
即所求双曲线方程为=1或=1.
方法二 由渐近线方程为y=±x可设双曲线方程为-y2=λ(λ≠0),即=1.
由a2+b2=c2得|4λ|+|λ|=25,即λ=±5.
∴所求双曲线方程为=1或=1.
巩固训练2 解析:(1)不妨设点A在第一象限,由题意可知c=2,点A的坐标为(1,),所以=,又c2=a2+b2,所以a2=1,b2=3,故所求双曲线的方程为x2-=1,故选D.
(2)由-y2=1,得双曲线的渐近线为y=±x.设双曲线方程为-y2=λ(λ<0),
∴=1,∴-λ-2λ=36,∴λ=-12.
故双曲线方程为=1.
答案:(1)D (2)=1
例3 解析:(1)依题意,双曲线的渐近线方程为y=±x,因两条渐近线的夹角为,
于是得直线y=x的倾斜角是或,即=tan 或=tan ,解得a=或,而a>,则a=,
又b=,则有c=2,所以双曲线的离心率e==.
(2)依题意知,若双曲线焦点为F1(-c,0),F2(c,0),
∴|F1F2|=2c,则△MF1F2的高为c,即M(0,c),
∴N(-c),代入双曲线方程:=1,整理得b2c2-3a2c2=4a2b2,
∵b2=c2-a2,
∴c4-a2c2-3a2c2=4a2c2-4a4,两边同除以a4,整理得e4-8e2+4=0,得e2=4±2,
∵e>1,∴e=+1.
答案:(1)A (2)D
巩固训练3 解析:(1)因为双曲线C的渐近线方程为y=±x,
所以(-)×=-4,即a=2b,
所以c=b,所以e==.
(2)不妨设焦点F(c,0),虚轴的端点B(0,b),则kFB=-.又渐近线的斜率为±,所以由直线垂直得-·=-1(斜率为-的直线显然不符合),即b2=ac.
又c2-a2=b2,故c2-a2=ac,两边同除以a2,得方程e2-e-1=0,解得e=(负值舍去).
答案:(1)A (2)
例4 解析:由,得(1-k2)x2+2kx-5=0. ①
(1)直线与双曲线有两个公共点,则①式方程有两个不相等的根.
∴,解得-<k<且k≠±1,故k的取值范围为(-,-1)).
(2)直线与双曲线只有一个公共点,则①式方程只有一解.
当1-k2=0即k=±1时,①式方程只有一解;
当解得k=±,
故k的值为±1或±.
解析:(3)直线与双曲线没有公共点,则①式方程无解.
∴解得k>或k<-.
则k的取值范围为(-∞,-,+∞).
巩固训练4 解析:联立方程组
得(k2-2)x2+2kx+2=0,

解得-2答案:(-2,-)3.3.1 抛物线的标准方程
最新课程标准
(1)掌握抛物线的定义及其标准方程.
(2)会由抛物线方程求焦点坐标和标准方程.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点一 抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(F l) ________的点的轨迹叫作抛物线.点F叫作抛物线的________,直线l叫作抛物线的________.
要点二 抛物线的标准方程
图象
标准方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0)
焦点坐标 __________ __________ __________ __________
准线方程 __________ __________ __________ __________
批注  注意定点F不在定直线l上,否则动点M的轨迹不是抛物线,而是过点F垂直于直线l的一条直线.
批注  焦点在y轴上的抛物线的标准方程x2=±2py(p>0),通常又可以写成y=ax2,这与以前所学习的二次函数的解析式一致,但需要注意由方程y=ax2求焦点坐标和准线方程时,必须先将抛物线的方程化成标准形式.
基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)标准方程y2=2px(p>0)中的p的几何意义是焦点到准线的距离.(  )
(2)平面内到一定点距离与到一定直线距离相等的点的轨迹是抛物线.(  )
(3)只有抛物线的顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上时,抛物线才具有标准形式.(  )
(4)焦点在y轴上的抛物线的标准方程x2=±2py(p>0),也可以写成y=ax2,这与以前学习的二次函数的解析式是一致的.(  )
2.抛物线y2=-x的焦点坐标是(  )
A.(0,-) B.(0,-)
C.(-,0) D.(-,0)
3.抛物线x2=y的焦点坐标为(  )
A.(0,) B.(,0)
C.(0,) D.(,0)
4.若点(-1,2)在抛物线x=ay2上,则该抛物线的准线方程为(  )
A.x=1 B.x=-1
C.x=-2 D.x=2
5.焦点到准线的距离为的抛物线的标准方程为________.
  题型探究·课堂解透——强化创新性
题型1 求抛物线的标准方程
例1 (1)[2022·湖南长郡中学测试]M(4,t)是抛物线y2=2px上一点,若点M到抛物线的焦点距离为6,则抛物线的准线方程是(  )
A.x=-2 B.x=-1
C.y=-2 D.y=-1
(2)顶点在原点,且过点(-4,4)的抛物线的标准方程是(  )
A.y2=-4x
B.x2=4y
C.y2=-4x或x2=4y
D.y2=4x或x2=-4y
(3)焦点在y轴上,焦点到准线的距离为5的抛物线的标准方程为________.
方法归纳
求抛物线标准方程的2种常用方法
巩固训练1 (1)顶点在原点,对称轴是y轴,并且顶点与焦点的距离等于3的抛物线的标准方程是(  )
A.x2=±3y B.y2=±6x
C.x2=±12y D.x2=±6y
(2)顶点在原点,焦点在坐标轴上,以直线y=-1为准线的抛物线方程是________.
题型2 抛物线定义的应用
例2 (1)[2022·湖南衡阳测试]设点An(n,)(n∈N+)在抛物线y2=2px(p>0)上,F是焦点,则|A1F|+|A2F|+…+|A20F|=(  )
A.214   B.215 C.228   D.230
(2)已知圆C的方程为x2+y2-10x=0,求与y轴相切且与圆C外切的动圆圆心P的轨迹方程.
方法归纳
灵活运用抛物线上一点P(x0,y0)到焦点F的距离|PF|=|x0|+或|PF|=|y0|+.
巩固训练2 (1)[2022·湖南永州测试]已知点A(4,y0)在抛物线C:y2=8x上,F为抛物线的焦点,则|AF|=(  )
A.2   B.4 C.6   D.8
(2)[2022·湖南益阳测试]抛物线x2=ay(a>0)的焦点到准线的距离为,则a的值为________.
题型3 与抛物线有关的最值问题
例3 (1)[2022·湖南常德测试]抛物线y=上的动点M到两定点A(0,-1),B(1,-3)的距离之和的最小值为(  )
A.4 B.
C. D.
(2)已知定点M(a,0),试在抛物线y2=2px(p>0)上求一点N,使得|MN|最小.
方法归纳
解决与抛物线有关的最值问题的2种方法
巩固训练3 (1)已知点P在抛物线y2=16x上,F为焦点,点A(2,1),则|PA|+|PF|的最小值为(  )
A.3    B.4 C.5    D.6
(2)已知点P为抛物线C:y=x2上的动点,过点P作圆M:x2+(y-2)2=1的一条切线,切点为A,则·的最小值为________.
易错辨析  忽略抛物线标准方程的特征致误
例4 若抛物线y=ax2的准线方程是y=2,则a的值是________.
解析:把抛物线方程 y=ax2化为标准方程得x2=y,所以-=2,
解得a=-.
答案:-
【易错警示】
出错原因 纠错心得
受二次函数的影响,误以为y=ax2就是抛物线的标准方程,从而得到-=2,即a=-8的错误结论. 根据抛物线方程求准线方程时,应先把抛物线的方程化为标准方程,即等式左端是二次项且系数是1,等式右端是一次项,这样才能准确写出抛物线的准线方程.
3.3 抛物线
3.3.1 抛物线的标准方程
新知初探·课前预习
[教材要点]
要点一
距离相等 焦点 准线
要点二
F(,0) F(-,0) F(0,) F(0,-)
x=- x= y=- y=
[基础自测]
1.(1)√ (2)× (3)√ (4)√
2.解析:抛物线y2=-x焦点在x轴负半轴,因为2p=1,所以=,所以焦点坐标为(-,0).
答案:D
3.解析:抛物线x2=y的焦点在y轴上,2p=1,p=,故焦点坐标为(0,).
答案:A
4.解析:由题意知,-1=a×22,可得a=-,
∴抛物线的方程为x=-y2,即y2=-4x,故其准线方程为x=1.
答案:A
5.解析:依题意p=,2p=3,
所以抛物线方程为:y2=3x或y2=-3x或x2=3y或x2=-3y.
答案:y2=3x或y2=-3x或x2=3y或x2=-3y
题型探究·课堂解透
例1 解析:(1)抛物线y2=2px的准线方程为x=-,
其上一点M(4,t)到抛物线的焦点距离为6,则|4-(-)|=6,
解得-=-2,即抛物线的准线方程为x=-2.
(2)设抛物线方程为y2=-2p1x(p1>0)或x2=2p2y(p2>0),把(-4,4)代入得16=8p1或16=8p2,即p1=2或p2=2.
故抛物线的标准方程为y2=-4x或x2=4y.
(3)已知抛物线的焦点在y轴上,可设方程为x2=2my(m≠0),由焦点到准线的距离为5,知|m|=5,m=±5,所以满足条件的抛物线有两条,它们的标准方程分别为x2=10y和x2=-10y.
答案:(1)A (2)C (3)x2=10y和x2=-10y
巩固训练1 解析:(1)由已知得=3,p=6.
∴抛物线的标准方程是x2=±12y.
(2)由题意,抛物线的顶点在原点,焦点在坐标轴上,且以直线y=-1为准线,
可得抛物线的开口向上,设其方程为x2=2py(p>0),
则-=-1,解得p=2,所以所求抛物线的方程为x2=4y.
答案:(1)C (2)x2=4y
例2 解析:(1)依题意可得n=2pn,则p=,根据抛物线的定义,
则|AnF|=n+=n+,
故|A1F|+|A2F|+…+|A20F|=1+2+…+20+×20=+5=215.
(2)设点P的坐标为(x,y),动圆的半径为R,
∵动圆P与y轴相切,∴R=|x|.
∵动圆与定圆C:(x-5)2+y2=25外切,
∴|PC|=R+5,∴|PC|=|x|+5,
当点P在y轴右侧时,x>0,则|PC|=x+5,
∴点P的轨迹是以(5,0)为焦点的抛物线,则圆心P的轨迹方程为y2=20x(x>0);
当点P在y轴左侧时,x<0,则|PC|=-x+5,此时点P的轨迹是x轴的负半轴,即方程为y=0(x<0).
∴点P的轨迹方程为y2=20x(x>0)或y=0(x<0).
答案:(1)B (2)见解析
巩固训练2 解析:(1)因为抛物线C:y2=8x,
所以p=4,
因为点A(4,y0)在抛物线C:y2=8x上,
故|AF|=xA+=4+2=6,
(2)抛物线x2=ay(a>0)的焦点为(0,),准线方程为:y=-,
因为抛物线x2=ay(a>0)的焦点到准线的距离为,
所以×2=,
解得a=5.
答案:(1)C (2)5
例3 解析:(1)由题可知抛物线方程y=-x2,即x2=-4y,所以点A(0,-1)为抛物线的焦点,
如图
根据抛物线的定义可知:点M到抛物线准线y=1的距离与到焦点距离相等,
所以|MA|=|MD|,
则动点M到两定点A(0,-1),B(1,-3)的距离之和为|MD|+|MB|,
当D,A,M三点共线时,距离之和有最小,即为4.
(2)设抛物线y2=2px(p>0)上一点N(x0,y0),则有=2px0,因为x0≥0,且|MN|2==-2ax0+a2+2px0=-(2a-2p)x0+a2=[x0-(a-p)]2-p2+2ap.
①当a>p时,x0=a-p使|MN|最小,则N(a-p,±).
②当a≤p时,x0=0使|MN|最小,则N(0,0).
答案:(1)A (2)见解析
巩固训练3 解析:
(1)因为抛物线方程y2=16x,所以其准线方程是x=-4.过P作PM垂直于准线,垂足为M,则|PF|=|PM|,所以|PA|+|PF|=|PA|+|PM|.当A,P,M三点共线时,|PA|+|PM|最小,最小值2-(-4)=6,故|PA|+|PF|的最小值为6.
解析:(2)由已知得:·=||2=||2-1,
设点P(x,x2),则||2-1=x2+(x2-2)2-1=x4-3x2+3=+,
当x2=时,·=||2-1取得最小值.
答案:(1)D (2)3.3.2 抛物线的简单几何性质
最新课程标准
(1)掌握抛物线的几何性质.
(2)掌握直线与抛物线的位置关系的判断及相关问题.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点 抛物线的简单几何性质
标准方程 y2=2px(p>0) y2=-2px(p>0) x2=2py(p>0) x2=-2py(p>0)
图形
性质 焦点 (,0) (-,0) (0,) (0,-)
准线 x=- x= y=- y=
范围 x≥0,y∈R x≤0,y∈R y≥0,x∈R y≤0,x∈R
对称轴 x轴 y轴
顶点 (0,0)
离心率 e=1
批注  椭圆是封闭式曲线,双曲线和抛物线都是非封闭式曲线,由于抛物线没有渐近线,所以在画抛物线时切忌将其画成双曲线的一支的形式.
批注  抛物线、椭圆和双曲线都是轴对称图形,但椭圆和双曲线又是中心对称图形.
批注  顶点个数不同,椭圆有4个顶点,双曲线有2个顶点,抛物线只有1个顶点.
 基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)抛物线x2=2py(p>0)有一条对称轴为y轴.(  )
(2)抛物线y=-x2的准线方程是x=.(  )
(3)抛物线是中心对称图形.(  )
(4)抛物线的标准方程虽然各不相同,但是其离心率都相同.(  )
2.对抛物线y=x2,下列描述正确的是(  )
A.开口向上,焦点为(0,2)
B.开口向上,焦点为(0,)
C.开口向右,焦点为(2,0)
D.开口向右,焦点为(,0)
3.顶点在原点,对称轴为y轴,顶点到准线的距离为4的抛物线方程是(  )
A.x2=16y B.x2=8y
C.x2=±8y D.x2=±16y
4.过点(2,4)的直线与抛物线y2=8x只有一个公共点,这样的直线有(  )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
5.过抛物线y2=4x的焦点的直线l交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2)两点,如果x1+x2=4,则|PQ|=________.
 题型探究·课堂解透——强化创新性
题型1 由抛物线的几何性质求标准方程
例1 已知抛物线的顶点在原点,焦点在y轴上,抛物线上一点M(m,-3)到焦点的距离为5,求m的值、抛物线方程和准线方程.
方法归纳
用待定系数法求抛物线方程的步骤
巩固训练1 边长为1的等边三角形AOB,O为坐标原点,AB⊥x轴,以O为顶点且过A,B的抛物线方程是(  )
A.y2=x B.y2=-x
C.y2=±x D.y2=±x
题型2 直线与抛物线的位置关系
例2 已知直线l:y=kx+1,抛物线C:y2=4x,当k为何值时,l与C有:
(1)一个公共点;
(2)两个公共点;
(3)没有公共点.
方法归纳
判断直线与抛物线的位置关系通常使用代数法:将直线的方程与抛物线的方程联立,整理成关于x的方程ax2+bx+c=0.
(1)当a≠0时,利用判别式解决:
Δ>0 相交;Δ=0 相切;Δ<0 相离.
(2)当a=0时,方程只有一解x=-,这时直线与抛物线的对称轴平行或重合.
巩固训练2 过点M(3,2)作直线l与抛物线y2=8x只有一个交点,这样的直线共有(  )
A.0条 B.1条
C.2条 D.3条
题型3 抛物线的焦点弦问题
例3 [2022·湖南平江一中高二期末]已知点P(1,m)是抛物线C:y2=2px上的点,F为抛物线的焦点,且|PF|=2,直线l:y=k(x-1)与抛物线C相交于不同的两点A,B.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若|AB|=8,求k的值.
方法归纳
求直线与抛物线相交弦长的2种方法
巩固训练3 (1)过拋物线C:y2=4x的焦点F作斜率为1的直线l,交抛物线C于A,B两点,则弦长|AB|=(  )
A.3   B.8   C.9   D.12
(2)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(,0),过焦点的直线与抛物线交于A,B两点,且|AB|=4,则弦AB的中点到y轴的距离为(  )
A. B.2 C.3 D.4
易错辨析 忽略直线与抛物线有一个公共点的特殊情况致误
例4 (多选)过定点P(-1,1)且与抛物线y2=2x只有一个交点的直线l的方程为(  )
A.y=-1
B.y=1
C.(-1)x-2y++1=0
D.(1+)x+2y+-1=0
解析:(1)当直线l的斜率不存在时,显然不满足题意.
(2)当直线l的斜率存在时,
①若直线l与抛物线的对称轴平行,则直线l的方程为y=1,此时直线l与抛物线只有一个公共点.
②若直线l与抛物线的对称轴不平行,设直线l的方程为y-1=k(x+1)(k≠0)
即y=k(x+1)+1(k≠0)
由消去x,得ky2-2y+2k+2=0,
由题意知Δ=4-4k(2k+2)=0,解得k=
故所求直线l的方程为:
(-1)x-2y++1=0或(1+)x+2y+-1=0,
综上所述,所求直线l的方程为y=1或(-1)x-2y++1=0或(1+)x+2y+-1=0.
答案:BCD
【易错警示】
出错原因 纠错心得
本题易错的地方是只考虑直线l的斜率k存在且不为0时的情形,而忽略k不存在及直线l平行于抛物线的对称轴这两种情形. 在涉及直线与抛物线只有一个交点的问题时,应提防两处陷阱:一是直线与对称轴平行时,直线与抛物线只有一个交点,这是由Δ=0无法得到的(事实上,此时消元后对应的“一元二次”方程的“二次”项系数一定为零);二是若由Δ=0仅得到一条直线,则意味着斜率不存在的直线可能与抛物线相切(仅有一个交点),应检验斜率不存在的直线是否满足条件.
3.3.2 抛物线的简单几何性质
新知初探·课前预习
[基础自测]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.解析:由题知,该抛物线的标准方程为x2=8y,
则该抛物线开口向上,焦点坐标为(0,2).
答案:A
3.解析:顶点在原点,对称轴为y轴的抛物线方程有两个:x2=-2py,x2=2py(p>0).由顶点到准线的距离为4知p=8,故所求抛物线方程为x2=16y,x2=-16y.
答案:D
4.解析:因点(2,4)在抛物线y2=8x上,所以过该点与抛物线相切的直线和过该点与x轴平行的直线都与抛物线只有一个公共点.
答案:B
5.解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
根据题意可得,|PQ|=|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x2+2=6.
答案:6
题型探究·课堂解透
例1 解析:方法一 由抛物线开口方向向下,可设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-).
因为M(m,-3)在抛物线上,且|MF|=5,
所以解得
所以抛物线方程为x2=-8y,m=±2,准线方程为y=2.
方法二 设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-),准线l:y=,如图所示,作MN⊥l,垂足为N,则|MN|=|MF|=5,而|MN|=3+,所以3+=5,即p=4.
又因为点M在抛物线上,所以m2=24,所以m=±2.
所以抛物线方程为x2=-8y,m=±2,准线方程为y=2.
巩固训练1 解析:设抛物线方程为y2=ax(a≠0).
又A(±)(取点A在x轴上方),
则有=±a,解得a=±,
所以抛物线方程为y2=±x.
答案:C
例2 解析:由得k2x2+(2k-4)x+1=0. (*)
当k=0时,方程变为-4x+1=0,x=,此时y=1.
∴直线l与C只有一个公共点(,1),此时直线l平行于x轴.
当k≠0时,方程(*)是一个一元二次方程,其中
Δ=(2k-4)2-4k2×1=16-16k,
①当Δ>0,即k<1,且k≠0时,l与C有两个公共点,此时l与C相交;
②当Δ=0时,即k=1时,l与C有一个公共点,此时直线l与C相切;
③当Δ<0,即k>1时,l与C没有公共点,此时直线l与C相离.
综上所述:(1)当k=1或k=0时,直线l与C有一个公共点;
(2)当k<1,且k≠0时,直线l与C有两个公共点;
(3)当k>1时,直线l与C没有公共点.
巩固训练2 解析:经验证点M(3,2)在抛物线开口内部,结合函数图象,可知
过点M(3,2)与抛物线只有一个交点的直线只有一条,即过M平行与x轴的直线,即y=2.
答案:B
例3 解析:(1)抛物线C:y2=2px的准线为x=-,
由|PF|=2得:1+=2,得p=2.
所以抛物线的方程为y2=4x.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),由 k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
Δ=16k2+16>0.
∴x1+x2=,
∵直线l经过抛物线C的焦点F,
∴|AB|=x1+x2+p=+2=8,
解得:k=±1,
所以k的值为1或-1.
巩固训练3 解析:(1)由题设,F(1,0),则直线l为y=x-1,联立抛物线得y2-4y-4=0,∴yA+yB=4,yAyB=-4,则|yA-yB |2=(yA+yB)2-4yAyB=32,
∴|AB|=·|yA-yB|=8.
(2)∵抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(,0),
所以p=1,抛物线方程为y2=2x,
设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义得,|AB|=x1+x2+p,
所以4=x1+x2+1,即x1+x2=3,
所以弦AB的中点到y轴的距离为d==.
答案:(1)B (2)A3.4 曲线与方程
最新课程标准
(1)了解曲线上点的坐标与方程的解之间的一一对应关系.
(2)理解“曲线的方程”与“方程的曲线”的概念.
(3)掌握求轨迹方程的方法.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点一 曲线的方程与方程的曲线
一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线C(看作满足某种条件的点的集合或轨迹)上的点与一个二元方程 f (x,y) = 0的实数解建立了如下关系:
(1)曲线上的点的坐标都是这个方程的解 ;
(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点 .
此时,这个方程叫作曲线的方程,这条曲线叫作方程的曲线.
要点二 坐标法
确定曲线的方程后,通过研究方程的性质从而得到曲线的几何性质.我们称这种研究几何的方法为坐标法.基于坐标法,我们将几何问题转化为代数问题来解决,这也是解析几何的核心思想.
批注  阐明了曲线上没有坐标不满足方程的点,也就是说曲线上所有的点都符合这个条件而毫无例外(纯粹性、不杂);
批注  阐明了符合条件的所有点都在曲线上而毫无遗漏(完备性、不漏) .
基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若点P的坐标是方程f(x,y)=0的解,则点P在方程f(x,y)=0的曲线上.(  )
(2)单位圆上的点的坐标是方程x2+y2=1的解.(  )
(3)方程y=与方程y=(x>0)是同一条曲线的方程.(  )
2.方程y=表示的曲线是(  )
A.一条直线 B.圆
C.半圆 D.不表示任何图形
3.已知直线l:x+y-3=0及曲线C:(x-3)2+(y-2)2=2,则点M(2,1)(  )
A.在直线l上,但不在曲线C上
B.在直线l上,也在曲线C上
C.不在直线l上,也不在曲线C上
D.不在直线l上,但在曲线C上
4.到两坐标轴距离之和为4的点M的轨迹方程为(  )
A.x+y=4 B.x-y=4
C.|x+y|=4 D.|x|+|y|=4
5.点M到点F(0,-2)的距离比它到直线l:y-3=0的距离小1,则点M的轨迹方程是________.
  题型探究·课堂解透——强化创新性
题型1 曲线与方程的概念
例1 命题“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”是正确的,下列命题中正确的是(  )
A.方程f(x,y)=0的曲线是C
B.方程f(x,y)=0的曲线不一定是C
C.f(x,y)=0是曲线C的方程
D.以方程f(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上
方法归纳
1.解决“曲线”与“方程”的判定这类问题(即判定方程是否是曲线的方程或判定曲线是否是方程的曲线),只要一一检验定义中的两个条件是否都满足,并作出相应的回答即可.
2.判断点是否在曲线上,就是判断点的坐标是否适合曲线的方程.
巩固训练1 已知坐标满足方程f(x,y)=0的点都在曲线C上,那么(  )
A.曲线C上的点的坐标都适合方程f(x,y)=0
B.凡坐标不适合f(x,y)=0的点都不在曲线C上
C.不在曲线C上的点的坐标必不适合f(x,y)=0
D.不在曲线C上的点的坐标有些适合f(x,y)=0,有些不适合f(x,y)=0
题型2 用直接法求曲线方程
例2 已知定点F(1,0),动点P在y轴上运动,点M在x轴上,且·=0,延长MP到点N,使得||=||,求点N的轨迹方程.
方法归纳
用直接法求轨迹方程的一般步骤
巩固训练2 已知点C(4,0),A(-4,0),若直线PA,PC相交于点P,且它们的斜率之积为,求动点P的轨迹方程并说明轨迹图形.
题型3 代入法求轨迹方程
例3 已知三角形ABC的顶点A(-3,0),B(3,0),若顶点C在抛物线y2=6x上移动,求三角形ABC的重心的轨迹方程.
方法归纳
用代入法求轨迹方程的一般步骤
巩固训练3 已知DP⊥x轴,垂足为D,点M在DP的延长线上,且=,当点P在圆x2+y2=4上运动时,求点M的轨迹方程,并说明轨迹的形状.
3.3.2 抛物线的简单几何性质
新知初探·课前预习
[基础自测]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.解析:由题知,该抛物线的标准方程为x2=8y,
则该抛物线开口向上,焦点坐标为(0,2).
答案:A
3.解析:顶点在原点,对称轴为y轴的抛物线方程有两个:x2=-2py,x2=2py(p>0).由顶点到准线的距离为4知p=8,故所求抛物线方程为x2=16y,x2=-16y.
答案:D
4.解析:因点(2,4)在抛物线y2=8x上,所以过该点与抛物线相切的直线和过该点与x轴平行的直线都与抛物线只有一个公共点.
答案:B
5.解析:抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
根据题意可得,|PQ|=|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x2+2=6.
答案:6
题型探究·课堂解透
例1 解析:方法一 由抛物线开口方向向下,可设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-).
因为M(m,-3)在抛物线上,且|MF|=5,
所以解得
所以抛物线方程为x2=-8y,m=±2,准线方程为y=2.
方法二 设抛物线方程为x2=-2py(p>0),则焦点为F(0,-),准线l:y=,如图所示,作MN⊥l,垂足为N,则|MN|=|MF|=5,而|MN|=3+,所以3+=5,即p=4.
又因为点M在抛物线上,所以m2=24,所以m=±2.
所以抛物线方程为x2=-8y,m=±2,准线方程为y=2.
巩固训练1 解析:设抛物线方程为y2=ax(a≠0).
又A(±)(取点A在x轴上方),
则有=±a,解得a=±,
所以抛物线方程为y2=±x.
答案:C
例2 解析:由得k2x2+(2k-4)x+1=0. (*)
当k=0时,方程变为-4x+1=0,x=,此时y=1.
∴直线l与C只有一个公共点(,1),此时直线l平行于x轴.
当k≠0时,方程(*)是一个一元二次方程,其中
Δ=(2k-4)2-4k2×1=16-16k,
①当Δ>0,即k<1,且k≠0时,l与C有两个公共点,此时l与C相交;
②当Δ=0时,即k=1时,l与C有一个公共点,此时直线l与C相切;
③当Δ<0,即k>1时,l与C没有公共点,此时直线l与C相离.
综上所述:(1)当k=1或k=0时,直线l与C有一个公共点;
(2)当k<1,且k≠0时,直线l与C有两个公共点;
(3)当k>1时,直线l与C没有公共点.
巩固训练2 解析:经验证点M(3,2)在抛物线开口内部,结合函数图象,可知
过点M(3,2)与抛物线只有一个交点的直线只有一条,即过M平行与x轴的直线,即y=2.
答案:B
例3 解析:(1)抛物线C:y2=2px的准线为x=-,
由|PF|=2得:1+=2,得p=2.
所以抛物线的方程为y2=4x.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),由 k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
Δ=16k2+16>0.
∴x1+x2=,
∵直线l经过抛物线C的焦点F,
∴|AB|=x1+x2+p=+2=8,
解得:k=±1,
所以k的值为1或-1.
巩固训练3 解析:(1)由题设,F(1,0),则直线l为y=x-1,联立抛物线得y2-4y-4=0,∴yA+yB=4,yAyB=-4,则|yA-yB |2=(yA+yB)2-4yAyB=32,
∴|AB|=·|yA-yB|=8.
(2)∵抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(,0),
所以p=1,抛物线方程为y2=2x,
设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义得,|AB|=x1+x2+p,
所以4=x1+x2+1,即x1+x2=3,
所以弦AB的中点到y轴的距离为d==.
答案:(1)B (2)A
3.4 曲线与方程
新知初探·课前预习
[基础自测]
1.(1)√ (2)× (3)×
2.解析:方程两边平方得方程x2+y2=9(y≥0).
答案:C
3.解析:将点M的坐标代入直线l、曲线C的方程知点M在直线l上,也在曲线C上.
答案:B
4.解析:点M(x,y)到两坐标轴的距离分别为|x|和|y|,|x|+|y|=4.
答案:D
5.解析:设M(x,y),
∵点M到点F(0,-2)的距离比它到直线l:y-3=0的距离小1,
∴=|y-3|-1,
根据平面几何知识得:y<3,原方程化为=2-y,
两边平方,得x2+(y+2)2=(2-y)2,整理得x2=-8y,
即点M的轨迹方程是x2=-8y.
答案:x2=-8y
题型探究·课堂解透
例1 解析:根据方程的曲线和曲线的方程的定义知A、C、D错,如曲线y=表示的半圆的点的坐标都是方程x2+y2=1的解.
答案:B
巩固训练1 解析:根据曲线的方程的定义知选C.
答案:C
例2 解析:由||=||,则P为MN的中点,设N(x,y),则M(-x,0),P(0,),
由·=0,得(-x,-)·(1,-)=0,
所以(-x)·1+(-)·(-)=0,则y2=4x,
即点N的轨迹方程是y2=4x.
巩固训练2 解析:设P(x,y),由题意得,=(x≠±4),
化简得,P的轨迹方程为=1(x≠±4),所以P的轨迹是除去(-4,0),(4,0)两点的双曲线.
例3 解析:设△ABC的重心G(x,y),点C(x′,y′),
则有,即,
因为点C在曲线上y2=6x上,
所以有(3y)2=6×3x,即y2=2x,
因为三角形的三个顶点不能共线,所以y≠0,
所以△ABC的重心的轨迹方程为:y2=2x(y≠0).
巩固训练3 解析:设M(x,y).
由=得P(x,).
又∵点P在圆x2+y2=4上,∴x2+()2=4.
设D坐标为(x,0),当x=±2时,P点和D点坐标相同,即两点重合,
此时约束条件中DP垂直于x轴,没有意义,∴x≠±2,
∴M的轨迹方程是=1(x≠±2).
所以点M的轨迹是焦点在y轴上的椭圆(去掉短轴顶点).3.5 圆锥曲线的应用
最新课程标准
(1)了解圆锥曲线的光学性质.
(2)通过圆锥曲线在现实生活中的应用,培养解决应用问题的能力.
新知初探·课前预习——突出基础性
教 材 要 点
要点一 天体运动的轨道
牛顿根据开普勒定律得出了万有引力定律,人们按照万有引力定律可以推出,太阳系的行星每时每刻都环绕太阳在________轨道上运行,而某些天体的运行速度若增大到某种程度,它就会沿________或________运行.
要点二 斜抛物体的轨迹
运动场上推出的铅球、投出的篮球,都是斜抛物体,它们的运动轨迹近似于抛物线.喷水池里喷出的水柱中的每一部分水也可以看作斜抛物体,水柱的形状也接近于抛物线.
要点三 圆锥曲线的光学性质及其应用
(1)椭圆的光学性质:从椭圆一个焦点发出的光线,经过椭圆反射后,反射光线都汇聚到椭圆的另一个焦点上.
椭圆的这种光学特性,常被用来设计一些照明设备或聚热装置.例如在F1处放置一个热源,那么红外线也能聚焦于F2处,对F2处的物体加热.
(2)双曲线的光学性质:从双曲线一个焦点发出的光,经过双曲线反射后,反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上.
双曲线的这种反向虚聚焦性质,在天文望远镜的设计等方面,也能找到实际应用.
(3)抛物线的光学性质:从抛物线的焦点发出的光,经过抛物线反射后,反射光线都平行于抛物线的轴.
抛物线的这种聚焦特性,成为聚能装置或定向发射装置的最佳选择,例如探照灯、汽车大灯等反射镜面的纵剖线是抛物线,把光源置于它的焦点处,经镜面反射后能成为平行光束,使照射距离加大,并可通过转动抛物线的对称轴方向,控制照射方向.卫星通信像碗一样接收或发射天线,一般也是以抛物线绕对称轴旋转得到的,把接收器置于其焦点,抛物线的对称轴跟踪对准卫星,这样可以把卫星发射的微弱电磁波讯号射线,最大限度地集中得到接收器上,保证接收效果;反之,把发射装置安装在焦点,把对称轴跟踪对准卫星,则可以使发射的电磁波讯号射线能平行地到达卫星的接收装置,同样保证接收效果.最常见的太阳能热水器,它也是以抛物线镜面聚集太阳光,以加热焦点处的贮水器的.
 基 础 自 测
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)汽车大灯的反射镜面是双曲线.(  )
(2)电影放映机的反光镜镜面是椭圆. (  )
(3)天文望远镜:哈勃望远镜镜面是抛物线.(  )
(4)中国天眼:世界最大的单口径射电望远镜镜面是抛物线.(  )
2.在相距1 400 m的A,B两哨所,哨兵听到炮弹爆炸声的时间相差3 s,已知声速是340 m/s,则炮弹爆炸点所在的曲线是(  )
A.椭圆 B.双曲线
C.双曲线的一支 D.抛物线
3.如图,“天宫三号”的运行轨道是以地心(地球的中心)F为其中一个焦点的椭圆.已知它的近地点A(离地面最近的点)距地面m千米,远地点B(离地面最远的距离)距离地面n千米,并且F,A,B在同一条直线上,地球的半径为R千米,则“天宫三号”运行的轨道的短轴长为(  )千米
A.2mn B.
C.mn D.2
4.根据抛物线的光学性质可知,从抛物线的焦点发出的光线经该抛物线反射后与对称轴平行.如下图所示,沿直线y=-2发出的光线经抛物线y2=2px(p>0)反射后,与x轴相交于点A(2,0),则该抛物线的焦点到准线的距离为________.
题型探究·课堂解透——强化创新性
 
题型1 椭圆在实际中的应用
例1 有一幅椭圆形彗星轨道图,长4 cm,高2cm.如图所示,已知O为椭圆中心,A1,A2是椭圆长轴的两端点,太阳位于椭圆的左焦点F处.试建立恰当的坐标系,求出椭圆方程,并求当彗星运行到太阳正上方时二者在图上的距离.
方法归纳
在天体运行中,彗星绕恒星运行的轨道一般都是椭圆,而恒星正是它的一个焦点,该椭圆的两个端点,一个是近地点,另一个是远地点,这两点到恒星的距离一个是a-c,另一个是a+c.
巩固训练1 如图,“神州十三号”载人飞船的运行轨道是以地球的中心(简称“地心”)为一个焦点的椭圆,其轨道的离心率为e.设地球半径为r,该飞船远地点离地面的距离为R,则该卫星近地点离地面的距离为________.
题型2 双曲线在实际中的应用
例2 双曲线的光学性质为:如图①,从双曲线右焦点F2发出的光线经双曲线镜面反射,反射光线的反向延长线经过左焦点F1. 我国首先研制成功的“双曲线新闻灯”,就是利用了双曲线的这个光学性质.某“双曲线新闻灯”的轴截面是双曲线的一部分,如图②,其方程为=1(a>0,b>0),F1,F2为其左、右焦点,若从右焦点F2发出的光线经双曲线上的点A和点B反射后,满足∠BAD=90°,tan∠ABC=-,则该双曲线的离心率为(  )
A.   B.C.   D.
方法归纳
将实际问题转化为双曲线问题,结合双曲线的定义与性质解决问题.
巩固训练2 (多选)如图为陕西博物馆收藏的国宝——唐·金筐宝钿团花纹金杯,杯身曲线内收,玲珑娇美,巧夺天工,是唐代金银细作的典范之作.该杯的主体部分可以近似看作是双曲线C:=1(a>0,b>0)的右支与直线x=0,y=4,y=-2围成的曲边四边形ABMN绕y轴旋转一周得到的几何体,若该金杯主体部分的上口外直径为,下底外直径为,则下列曲线中与双曲线C不是共渐近线的有(  )
A.-x2=1 B.=1
C.-x2=1 D.=1
题型3 抛物线在实际中的应用
例3 某河道上有一抛物线型拱桥,在正常水位时,拱圈最高点距水面9 m,拱圈内水面宽30 m,一条船在水面以上部分高7 m,船顶部宽6 m.
(1)试建立适当的直角坐标系,求拱桥所在的抛物线的标准方程;
(2)近日由于水位暴涨了2.46 m,为此,必须加重船载,降低船身,才能通过桥洞,试问:船身至少应该降低多少?(精确到0.1 m)
方法归纳
将实际问题转化为抛物线问题,结合抛物线的定义、方程与性质解决问题.
巩固训练3 一种卫星接收天线如图(1)所示,其曲面与轴截面的交线为抛物线.在轴截面内的卫星波束呈近似平行状态射入形为抛物线的接收天线,经反射聚集到焦点F处,如图(2)所示.已知接收天线的口径AB为4.8 m,深度为1 m.若P为接收天线上一点,则点P与焦点F的最短距离为(  )
A.0.72 mB.1.44 m
C.2.44 mD.2.88 m
3.5 圆锥曲线的应用
新知初探·课前预习
[教材要点]
要点一
椭圆 抛物线 双曲线
[基础自测]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.解析:设点M是炮弹爆炸点所在的曲线上任意一点,
则=3×340=1 020<1 400,所以炮弹爆炸点所在的曲线是双曲线.
答案:B
3.解析:由题设条件可得=n+R,=R+m,
设椭圆的半长轴长为a,半焦距为c,则a+c=n+R,a-c=R+m,
故短半轴长为b==,
所以短轴长为2.
答案:D
4.解析:依题意,A(2,0)为该抛物线的焦点,则=2,得p=4.
∴该抛物线的焦点到准线的距离为4.
答案:4
题型探究·课堂解透
例1 
解析:建立如图所示的坐标系,设椭圆方程为=1(a>b>0).
依题意有2a=4,2b=2,
所以a=2,b=,c=1,
故椭圆方程为=1,F为(-1,0),
将x=-1代入椭圆方程得y=±,
即彗星运行到太阳正上方时二者在图上的距离为1.5 cm.
巩固训练1 解析:由题设,若椭圆轨道对应方程为=1且a>b>0,
椭圆的几何性质知,则,
又近地点离地面的距离为a-c-r=-r=.
答案:
例2 解析:易知F1,A,D共线,F1,B,C共线,如图,
设=m,=n,则m-n=2a,
由tan ∠ABC=-得=,
又∠F1AB=∠F2AD=90°,
所以tan ∠ABF1===m,
所以==m-n,
所以=2a+=2a+m-n=4a+m,
由2+2=2得m2+2=2,
因为m>0,故解得m=3a,
则n=3a-2a=a,
在△AF1F2中,m2+n2=(2c)2,即9a2+a2=4c2,所以e==.
答案:C
巩固训练2 解析:依题意可知M(,4),N(,-2),
将M、N的坐标分别代入=1,
得,解得a2=3,b2=9,
所以双曲线C的方程为=1,其渐近线为y=±x,
对于A,-x2=1,其渐近线为y=±x,不符合题意,
对于B,=1,其渐近线为y=±x,符合题意,
对于C,-x2=1,其渐近线为y=±2x,符合题意,
对于D,=1,其渐近线为y=±x,符合题意.
答案:BCD
例3 解析:(1)设抛物线型拱桥与水面两交点分别为A,B,
以AB垂直平分线为y轴,拱圈最高点O为坐标原点,建立平面直角坐标系,
则A(-15,-9),B(15,-9),
设拱桥所在的抛物线方程为x2=-2py(p>0),
因点A(-15,-9)在抛物线上,代入解得2p=25,
故拱桥所在的抛物线方程是x2=-25y;
解析:(2)因x2=-25y,故当x=3时,y=-0.36,
故当水位暴涨2.46 m后,船身至少应降低7+2.46-(9-0.36)=0.82,
因精确到0.1 m,
故船身应降低0.9 m,才能安全通过桥洞.
巩固训练3 解析:在接收天线的轴截面所在平面建立直角坐标系,使接收天线的顶点与原点重合,
焦点在x轴上,如图所示
设抛物线方程为y2=2px(p>0),由题知点A(1,2.4)在抛物线方程上,
所以2.42=2p,解得p=2.88.
则点P与焦点F的最短距离为=1.44.
答案:B章末复习课
知识网络·形成体系
本章自我梳理:
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
考点聚焦·分类突破
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
(1)解决这类问题的关键是准确把握圆锥曲线的定义和标准方程.
(2)通过对圆锥曲线的定义与标准方程的学习,提升学生的直观想象、数学运算素养.
例1 (1)[2022·湖南武冈二中测试]F1、F2分别是双曲线=1的左、右焦点,过F1的直线分别交该双曲线的左、右两支于A、B两点,若AF2⊥BF2,=,则=(  )
A.2    B.2   C.4    D.4
(2)设F1,F2是椭圆=1的两个焦点,P是椭圆上的点,且|PF1|∶|PF2|=4∶3,则△PF1F2的面积为(  )
A.2B.4C.4 D.6
(3)[2022·湖南永州测试]已知F是抛物线y2=4x的焦点,若A,B是该抛物线上的两点,且=6,则线段AB的中点到直线x=-的距离为(  )
A.2 B.C.3 D.
考点二 圆锥曲线的几何性质
(1)分析圆锥曲线中a,b,c,e各量之间的关系是求解圆锥曲线性质问题的关键.
(2)通过对圆锥曲线几何性质的学习,提升学生的逻辑推理、数学运算素养.
例2 (1)[2022·湖南长郡中学月考]已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的一条渐近线与圆x2+(y-2)2=4相交于A,B两点,若=2,则C的离心率为(  )
A.B.C.2 D.4
(2)[2022·湖南岳阳一中测试]已知椭圆M的左、右焦点分别为F1,F2,若椭圆M与坐标轴分别交于A,B,C,D四点,且从F1,F2,A,B,C,D这六点中,可以找到三点构成一个直角三角形,则椭圆M的离心率的可能取值为(  )
A.B.C.D.
(3)一个正三角形的两个顶点在抛物线y2=ax上,另一个顶点是坐标原点,如果这个三角形的面积为36,那么a=________.
考点三 直线与圆锥曲线的综合问题
角度1 定点问题
(1)求解直线和曲线过定点问题的基本解题模板是:把直线或曲线方程中的变量x,y当作常数,把方程一端化为零,既然是过定点,那么这个方程就要对变量的任意一个值都成立,这时变量的系数就要全部等于零,这样就得到一个关于x,y的方程组,这个方程组的解所确定的点就是直线或曲线所过的定点.
(2)通过对圆锥曲线中的定点问题的学习,提升学生的数学建模、逻辑推理、数学运算素养.
例3 已知抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点为F,A(2,y0)是E上一点,且|AF|=2.
(1)求E的方程;
(2)设点B是E上异于点A的一点,直线AB与直线y=x-3交于点P,过点P作x轴的垂线交E于点M,证明:直线BM过定点.
角度2 定值问题
(1)解析几何中的定值问题是指某些几何量(线段的长度、图形的面积、角的度数、直线的斜率等)的大小或某些代数表达式的值和题目中的变量无关,始终是一个确定的值,对于定值问题常见的解题模板有两种:
①从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;
②可以先研究一下特殊情况,找出定点或定值,再研究一般情况.同时,要掌握巧妙利用特殊值解决相关的定点、定值问题的方法,如将过焦点的弦特殊化,变成垂直于对称轴的弦来研究等.
(2)通过对圆锥曲线中的定值问题的学习,提升学生的直观想象、逻辑推理、数学运算素养.
例4 [2022·湖南名校联考测试]设点P为双曲线E:=1(a>0,b>0)上任意一点,双曲线E的离心率为,右焦点与椭圆G:=1(t>0)的右焦点重合.
(1)求双曲线E的标准方程;
(2)过点P作双曲线两条渐近线的平行线,分别与两渐近线交于点A,B,求证:平行四边形OAPB的面积为定值,并求出此定值.
角度3 最值问题
(1)构建关于变量的目标函数,转化为求函数的值域或最值,常利用二次函数的相关知识或基本不等式求解.面积、弦长、含变量的代数式的最值问题,常选用此法,解决问题时要注意自变量的取值范围.
(2)通过对圆锥曲线中的最小问题的学习,提升学生的数学建模、逻辑推理、数学运算素养.
例5 [2022·湖南师大附中测试]设椭圆M:=1(a>b>0)的离心率与双曲线x2-y2=1的离心率互为倒数,且椭圆的长轴长为4.
(1)求椭圆M的标准方程;
(2)若直线y=x+m交椭圆M于A,B两点,P(1,t)(t>0)为椭圆M上一点,求△PAB面积的最大值.
章末复习课
考点聚焦·分类突破
例1 解析:(1)由双曲线的定义可得,=2a,=2a,
因为=,所以=2a,
所以=4a,即=4a,
因为AF2⊥BF2,
所以2+2=2,所以22=2=16a2,
由=1,得a2=2,
所以22=2=16a2=32,得=4,
(2)易知a2=,b2=6,所以c2=a2-b2=,a=,即c=,
由椭圆的定义,知|PF1|+|PF2|=2a=7,又因为|PF1|∶|PF2|=4∶3,
所以|PF1|=4,|PF2|=3,又=2c=5,
所以△PF1F2为直角三角形,所以=×3×4=6.
(3)∵F是抛物线y2=4x的焦点,F(1,0),准线方程x=-1,
设A(x1,y1),B(x2,y2)
∴|AF|+|BF|=x1+1+x2+1=6,即x1+x2=4,
∴线段AB的中点横坐标为(x1+x2)=2,
∴线段AB的中点到直线x=-的距离为2+=.
答案:(1)C (2)D (3)B
例2 解析:(1)设双曲线的一条渐近线方程为y=x,
又由已知圆的方程可得圆心为M(0,2),半径r=2,
设圆心M到渐近线的距离为d,则|AB|=2=2=2,
所以d==,即1=,所以e=2.
(2)结合椭圆的对称性,只需要考虑三种情况:
图1
图2
图3
第一种,如图1,若以D,C,F2作为直角三角形的三个顶点,则DC⊥CF2,
由勾股定理可得:(a2+b2)+a2=(a+c)2,将b2=a2-c2代入可得c2+ac-a2=0,
所以e2+e-1=0,因为0第二种,如图2,若以C,F1,F2作为直角三角形的三个顶点,则CF1⊥CF2,
所以∠OCF2=45°,则e==,
第三种,如图3,若以C,A,F2作为直角三角形的三个顶点,则CF2⊥AF2,
所以∠CF2O=45°,e==,
综上所述:椭圆M的离心率的可能取值为或,
故选项A正确.
解析:(3)由题意可得,正三角形的另外两个顶点关于x轴对称,
设其它两个顶点的坐标分别为,
把顶点代入抛物线方程可得t2=ta,解得a=t,
正三角形的边长为t,
故这个正三角形的面积=36,
解得t=±6,a=±2.
答案:(1)C (2)A (3)±2
例3 解析:(1)根据题意知,4=2py0, ①
因为|AF|=2,所以y0+=2. ②
联立①②解得y0=1,p=2.所以E的方程为x2=4y.
(2)证明:设B(x1,y1),M(x2,y2)
由题意,可设直线BM的方程为y=kx+b,代入x2=4y,得x2-4kx-4b=0.
由根与系数的关系得x1+x2=4k,x1x2=-4b. ③
由MP⊥x轴及点P在直线y=x-3上,得P(x2,x2-3),
则由A,P,B三点共线,得=,
整理,得(k-1)x1x2-(2k-4)x1+(b+1)x2-2b-6=0.
将③代入上式并整理,得(2-x1)(2k+b-3)=0.
由点B的任意性,得2k+b-3=0,所以y=kx+3-2k=k(x-2)+3.即直线BM恒过定点(2,3).
例4 解析:(1)
则a=1,b=,c=.
所以双曲线E的标准方程为x2-=1.
(2)设P点坐标为(x0,y0),过P与渐近线平行的直线分别为l1,l2,
方程分别为y-y0=(x-x0),y-y0=-(x-x0),
联立方程,得,
同理可得得,
又渐近线方程为y=±x,则sin ∠AOB=,
|OA|2|OB|2sin 2·=,
又点P在双曲线上,则=2,
所以=,即平行四边形OAPB的面积为定值,且此定值为.
例5 解析:(1)双曲线的离心率为,
则椭圆的离心率为e==,2a=4,
由 ,故椭圆M的方程为=1.
解析:(2)由,得4x2+2mx+m2-4=0,
由Δ=(2m)2-16(m2-4)>0,得-2<m<2,
∵x1+x2=-m,x1x2=.
∴|AB|=|x1-x2|=·=·=·,
因为P(1,t)(t>0)为椭圆M上一点,所以P(1,),
又P到AB的距离为d=.
则S△PAB=|AB|d=··==·=,
当且仅当m=±2∈(-2,2)时取等号,
∴(S△PAB)max=.

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